Doctor en Ingeniería de Minas / Scientific and engineering efforts in mine planning theory are focused on improving the speed and size capacity of existing algorithms. They look for changing from minutes to seconds, and hundreds of thousands to million blocks of an ore body representation. However, mining practices are so full of manual work and personal decisions, that algorithmic solutions are changed considerably by the mine planner, lasting weeks in this process to achieve operative final results. This thesis proposes a different point of view, joining some of such hand work decisions, like design and ore body modeling. The developed work concentrates on parametric representations of mine design and an ore body model, through volumes and morphological tools, optimized by simulated annealing. It is shown that it is possible to model and optimize a final open pit, with road, benches and switch-backs design and to fit an ore body with parametric volumes, which include geological knowledge. The principal applications of such results are: mine design could be obtained in minutes instead of weeks, the project value will not change because of handmade decisions, mine operation and geological units will have a common language through parametric volumes, geostatistical predictions will depend on geological knowledge and fitted data, geological uncertainty would be modeled from parameter stochasticity, so stochastic optimization could be implemented from simulations. In fact, mine planning algorithm inputs would no longer be a block model, but directly drill hole data. Despite that some numeral examples were developed, real cases were not the scope of this thesis work. The value of this work concentrates on proposing ideas and a new field of investigation in mine planning, focused on more realistic mining needs and bringing different tools, as those that until today were the paradigm, and trying to join professional areas that work separately.

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Ingeniero Civil de Minas / El diseño de rampas en minas a cielo abierto es un paso clave en el proceso de planificación minera, en el que las envolventes económicas obtenidas por técnicas y algoritmos de optimización se transforman en volúmenes operativos (fases) aptos para la extracción. Sin embargo, aunque existen herramientas para ayudar al diseño de la rampa, el proceso sigue siendo muy complejo y requiere mucho tiempo. Esto implica que hay pocas oportunidades de explorar diferentes configuraciones y, por lo tanto, la calidad del diseño resultante depende de la experiencia del ingeniero y la disponibilidad de tiempo. El objetivo de este trabajo es comparar los resultados técnico-económicos del diseño operativo de fases, al utilizar el estado del arte actual, versus una metodología semiautomática, que utiliza programación matemática para la optimización económica del diseño de pit con rampa. El procedimiento consistió en una serie de pasos: primero, se diseñó un pit final óptimo en base a la metodología tradicional de planificación a largo plazo. Luego, se procedió a incorporar la geometría de rampas mediante dos alternativas; la primera denominada como óptima, introduce modelos matemáticos a través de una herramienta computacional que asiste al proceso de diseño operativo de fases, modelando una ubicación geométrica de rampa a nivel de bloques, que maximiza el beneficio económico reportado por los límites del pit con rampa. Esta ubicación sirvió como guía en el diseño final, entregando el punto de partida, sentido de giro y posicionamiento de la rampa en el talud minero. La segunda alternativa utilizó el arte del diseño actual empleado comúnmente para modelar rampas en los límites de rajo. Finalmente, se evaluó el impacto técnico-económico en las reservas del pit al incorporar el diseño geométrico de rampa de acuerdo a las alternativas mencionadas. Al introducir el modelo matemático, se lograron resultados muy similares en relación al estado del arte actual para el caso de estudio, con un aumento del 1.59 [%] del beneficio económico y un 1.40 [%] de las reservas disponibles para la extracción. Los resultados indican que esta herramienta entrega una mayor robustez al proceso de planificación; al permitir analizar distintos escenarios de diseño en un limitado periodo de tiempo, asegurando un diseño óptimo económico. / Este trabajo a sido parcialmente financiado por Advanced Mining Technology Center, Universidad de Chile

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La presente tesis tiene dos objetivos principales. El primer objetivo es la búsqueda y comparación de diversos algoritmos de optimización que permitan obtener diseños automatizados de la estructura de pilas rectangulares huecas de hormigón armado sin necesidad de un conocimiento previo de las mismas. Y el segundo objetivo es el de extraer conclusiones generales sobre las estructuras optimizadas, para lo cual se parametrizarán pilas de diferentes alturas con diferentes luces de vanos tanto para tableros de viaductos de carretera como de ferrocarril. El estudio se finalizará con la optimización de una pila de 90 metros de altura para un viaducto de carretera. La robustez de las soluciones obtenidas a través de las diferentes ejecuciones realizadas para las pilas y métodos de optimización estudiados ha sido realizada mediante la distribución t de Student, lo que permite dar un nivel de confianza de las soluciones encontradas. Para realizar la comparación de los métodos heurísticos se aplicaron a una misma pila diez tipos distintos de algoritmos, entre los que se encuentran la estrategia de saltos múltiples aleatorios (RW), tres métodos de búsqueda local y seis de búsqueda poblacional. Entre los de búsqueda local están el método del gradiente (DLS), la aceptación por umbrales (TA) y la cristalización simulada (SA). En cuanto a los métodos poblacionales se han estudiado cuatro variantes de la optimización mediante colonias de hormigas (AS, ACS, ASO1 y ASO2) y dos variantes de los algoritmos genéticos (GEN1 y GEN2). El menor coste mínimo fue obtenido por AS con un valor de 68819.41 siendo la diferencia con los menores costes del resto de heurísticas, excepto para el RW, inferior al 1%. Por otro lado, los tiempos de ejecución empleados por los métodos poblacionales fueron, en general, superiores a los utilizados por los métodos de búsqueda local. Además, se compararon los resultados obtenidos mediante las heurísticas con la pila construida, la cual fue proyectada ....... / Martínez Martín, FJ. (2008). Optimización Heurística de pilas rectangulares huecas de hormigón armado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2602

Los sobrecostos en la construcción de edificaciones de concreto armado representan pérdidas de un 28% de la inversión (Flyvbjerg, 2002), esto se debe a que las secciones de los elementos estructurales son sobredimensionadas y generan mayor costo en el concreto y acero. Por ello, se realizó la presente investigación en la que se empleó una metodología capaz de optimizar las dimensiones de los elementos estructurales (columnas, vigas y placas) en edificios multifamiliares regulares de 6 pisos. La metodología empleada se basó en el uso de redes neuronales del tipo feedforward, en la que se estableció como variables de entrada, los datos preliminares que se tienen de una edificación y como variables de salida las dimensiones de cada elemento estructural. Para ello, se elaboraron 30 edificios de 6 pisos como base de datos y en cada uno de estos se realizaron las verificaciones de derivas según la Norma Técnica Peruana E 0.30 y la resistencia de cada elemento estructural. De la base de datos se usaron 22 como entrenamiento y 8 para la validación interna de la red neuronal. La estructura de la red neuronal se estableció luego de ejecutar 10 diferentes redes neuronales y se seleccionó la red con un coeficiente de correlación más homogéneo y cercano a 1, en esta investigación fue de 0.98. Finalmente, se realizó la comparación del volumen de concreto que se emplea en una edificación dimensionada con métodos convencionales con el uso del software ETABS y los obtenidos con el uso de la metodología empleando redes neuronales artificiales, según esto, se calculó la diferencia de concreto entre ambos casos. Con los resultados obtenidos se comprobó que la metodología aplicada en esta investigación brinda un ahorro eficaz cercano al 10%. / Cost overruns in the construction of reinforced concrete buildings represent losses of 28% of the investment (Flyvbjerg, 2002), this is due to the fact that the sections of the structural elements are oversized and generate higher costs in concrete and steel. Therefore, the present research was carried out using a methodology capable of optimizing the dimensions of structural elements (columns, beams and slabs) in regular 6-story multifamily buildings. The methodology used was based on the use of feedforward neural networks, in which the preliminary data of a building were established as input variables and the dimensions of each structural element as output variables. For this purpose, 30 6-story buildings were prepared as a database and in each one of them the drift verifications were performed according to the Peruvian Technical Standard E 0.30 and the resistance of each structural element. From the database, 22 were used for training and 8 for the internal validation of the neural network. The structure of the neural network was established after running 10 different neural networks and the network with the most homogeneous correlation coefficient close to 1 was selected; in this research it was 0.98. Finally, a comparison was made between the volume of concrete used in a building dimensioned with conventional methods with the use of ETABS software and those obtained with the use of the methodology employing artificial neural networks, according to this, the difference of concrete between both cases was calculated. With the results obtained, it was proved that the methodology applied in this research provides an effective saving close to 10%. / Tesis

El objetivo de esta Tesis es el diseño de algoritmos robustos y flexibles que permitan automatizar el diseño óptimo de los pórticos de hormigón armado habitualmente empleados en edificación y extraer conclusiones generales sobre las estructuras optimizadas. El trabajo define un esquema general para la optimización monoobjetivo (coste económico) y multiobjetivo de estas estructuras que es aplicado a pórticos planos con un máximo de 153 variables. Entre ellas figuran seis calidades diferentes de hormigón. Para minimizar el coste económico se prueban cinco métodos heurísticos: una Estrategia de Saltos Múltiples Aleatorios (RW), el Gradiente First Best (FB), la Cristalización Simulada (SA), la Aceptación por Umbrales (TA) y los Algoritmos Genéticos (GA). Estas técnicas se utilizan en una primera fase para optimizar un pórtico de dos vanos y cuatro plantas sometido a acciones verticales y horizontables. La versión desarrollada de SA proporciona el diseño de mayor calidad, cuyo coste es de 3473.06 . Los mejores proyectos obtenidos mediante las variantes creadas de TA, FB, GA y RW tienen costes mínimos superiores en un 0.52%, 5.74%, 8.69% y un 124.6% respectivamente. Por estos motivos se elige SA para, en una segunda fase, optimizar económicamente otros pórticos de dos vanos y dos, seis y ocho plantas. Los resultados obtenidos permiten proponer reglas para el predimensionamiento de las estructuras optimizadas y automatizar la elección de los parámetros del algoritmo SA, lo que evita largos procesos de ensayo y error. Se comprueba que los estados límites habitualmente empleados en el diseño de esta tipología estructural son también suficientes para comprobar la seguridad de las estructuras optimizadas. Asimismo se investiga la repercusión económica del empleo de un único tipo de hormigón (un HA-25 con resistencia de proyecto a compresión igual a 25 MPa) y de la utilización de vigas planas en lugar de descolgadas. En el caso del pórtico de ocho plantas, el uso exclusivo / Payá Zaforteza, IJ. (2007). Optimización heuristica de pórticos de edificación de hormigón armado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4161